段艷芳
1890年的一天，天氣晴朗，陽(yáng)光照耀的蔚藍(lán)海面上，一艘巨輪破浪前進(jìn)。一切都是那么賞心悅目。為了趕時(shí)間，船長(zhǎng)下令改變行進(jìn)速度。舵手剛剛改變了航行速度，突然巨輪劇烈顫動(dòng)起來(lái)。一時(shí)間，人們不知發(fā)生了什么事，頓時(shí)驚慌不已、方寸大亂。船長(zhǎng)也莫名其妙，急忙命令船員查找原因，并讓舵手拼命掌握好方向。船員檢查的結(jié)果，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何故障，但輪船還是顫動(dòng)不停，而且愈來(lái)愈厲害。不久，這艘巨輪就沉沒(méi)了。
這艘船究竟為什么沉沒(méi)？后來(lái)組織專(zhuān)家對(duì)沉船進(jìn)行了認(rèn)真的調(diào)查，對(duì)各種可能的原因進(jìn)行了分析。發(fā)動(dòng)機(jī)直到沉沒(méi)之前，未發(fā)現(xiàn)任何故障。是暗礁嗎？可這一帶海況很好，沒(méi)有暗礁。惡劣的天氣？那天的天氣非常好，氣象原因也被排除。學(xué)者們百思不得其解，總不能說(shuō)突然來(lái)了妖魔把船吃掉了吧。
直到20世紀(jì)中期，這個(gè)謎團(tuán)才被科學(xué)家揭開(kāi)。原來(lái)，導(dǎo)致這艘輪船沉沒(méi)的是一個(gè)看不見(jiàn)的殺手———共振。共振是什么？當(dāng)兩個(gè)物體固有頻率相同，其中一個(gè)振動(dòng)，另一個(gè)也會(huì)隨著發(fā)生振動(dòng)。據(jù)《莊子》記載，有一個(gè)叫魯遽的人，能歌善談。有一次，他向眾人做了這么一個(gè)表演，他拿了兩個(gè)大小、形狀、構(gòu)造都相同的瑟，并且把其中一個(gè)放在堂屋里，另一個(gè)放在另一間房子里。當(dāng)他在堂屋里彈出“宮”音時(shí)，另一間屋子里那個(gè)瑟也自動(dòng)發(fā)出了“宮”音；當(dāng)他在另一間房間里彈出“角”音時(shí)，堂屋里的這一個(gè)也跟著發(fā)出“角”音。
模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，那艘巨輪的設(shè)計(jì)有先天的缺陷。當(dāng)輪船的航行速度到達(dá)某一數(shù)值時(shí)，機(jī)器的振動(dòng)周期和船身的固有周期剛好一致，于是發(fā)生了共振現(xiàn)象，船體的劇烈振動(dòng)導(dǎo)致了悲劇的發(fā)生。
共振這個(gè)看不見(jiàn)的殺手，還可能在很多地方逞兇作亂。
終年積雪的山地上，每當(dāng)春天來(lái)臨的時(shí)候，冰雪開(kāi)始融化，變得松軟而多裂紋。有時(shí)，一個(gè)動(dòng)物的吼聲，使得空氣發(fā)生振動(dòng)。這振動(dòng)的周期一旦和雪層中的某一部分的周期相同，就引起雪層的共振，轉(zhuǎn)眼間大片雪層呼嘯而下，就形成了危害性極大的“雪崩”。在建筑、航海等方面都必須考慮共振的影響，稍有疏忽就會(huì)引起災(zāi)難性的后果。航天飛船在發(fā)射升天和返回地面的時(shí)候要經(jīng)受劇烈的、各種頻率的振動(dòng)，設(shè)計(jì)師要想避免一切共振的發(fā)生，是很困難的，這是航天技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)所在。
